专利名称：一种增光膜的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种增光膜，具体涉及一种可调整光线汇聚角度以及防刮的增光膜。
背景技术：
目前，增光膜(BEF)被广泛用于发光模组以用来汇聚光源所发出的光线，尤其是监视器等显示设备中常应用增光膜(BEF)来增加显示亮度和节约显示器电池设备的能量。 增光膜的原理是通过折射和反射将射向观察者视角之外的光线调整至观察者视角之内，这样就提高了光源所发出光能的利用率。常见增光膜(BEF)包括基材以及棱镜结构层，棱镜结构层由许多个用以汇聚光线的三角棱镜条排列在基材的第一光学面上所构成，这些棱镜条按照一个方向排列，组成一个棱镜阵列。由于每个棱镜的折射面在整个增光膜片上仅仅保持固定的角度，两个折射面形成的棱镜脊为一平行于基材光学面的直线(如中国专利ZL 200510120720)，这样造成了观察者的可视角度无法进行适当的调整以满足不同要求的显示标准。另外，在实际应用中传统棱镜结构增光膜由于会与其他光学膜配合使用，容易对棱镜结构的尖锐棱角造成刮伤，从而影响光学品质。
发明内容
为克服现有技术中光线汇聚角度无法改变、观察者可视角度无法调整以及棱镜的棱角易损伤其他光学膜等缺陷，本发明的目的是提供一种增光膜。所述增光膜包括基材和棱镜结构层，所述基材包括相对的第一光学面和第二光学面，所述棱镜结构层为连续排列在所述第一光学面上的多个棱镜柱，所述棱镜柱具有两个折射面，两个折射面与所述第一光学面的交线为两条平行线，所述棱镜柱两折射面相交的棱脊线为平行于所述第一光学面的波浪形曲线。所述波浪形曲线优选为规则的波形曲线，进一步优选为正弦曲线或余弦曲线，所述正弦曲线或余弦曲线的横坐标在所述基材第一光学面的投影为与所述两条平行线平行且等距的直线。所述正弦曲线或余弦曲线的振幅小于所述两条平行线间距的二分之一；所述曲线的最小正周期为8 12 π。棱镜柱的棱脊线优选为Y = Asin (ω X+ φ)正弦曲线或Y = Acos (ω X+ φ )余弦曲线，其中振幅需小于所述两条平行线间距的二分之一，也就是说，棱脊曲线在对应的基材第一光学面上的投影均不能超过该棱镜柱底面两条平行线的范围。所有的棱镜柱以增广末垂直于棱镜长度方向的同一端面为起点，其棱脊曲线都具有相同的振幅和频率，而初始相位 Φ可以相同，也可以不同。作为优选的结构，所述棱镜柱的个数为偶数，相邻两棱镜柱的棱脊线的初相位Φ相差为0或π。所述棱镜柱垂直于其长度方向的截面为三角形，以位于所述基材第一光学面上的边为底边，所述三角形的高为底边边长的0. 2 1. 5倍，优选0. 5 1. 0倍。
所述所述三角形的底边边长为5 200 μ m，优选30 100 μ m。上述增光膜中所述的基材为PET或PMMA ；所述棱镜柱材料为环氧树脂类、氨基甲酸酯类、聚乙烯类或聚酯类的紫外光硬化树脂。本发明还提供了一种防刮增光膜，为上述任一技术方案所述的增光膜，所述棱镜结构层每间隔η个棱镜柱设置一个凸起棱镜柱，所述凸起棱镜柱的高度大于所述棱镜柱的高度；其中，η为5 20之间的偶数。所述凸起棱镜柱的两折射面相交形成一圆角，垂直于凸起棱镜柱长度方向的截面是一顶角为圆角的类三角形图形。具体而言，所述类三角形的图形为具有两个尖角和一个圆角、其余为直线的二维几何图形，其中两尖角为底角。所述类三角形图形中，以位于所述基材第一光学面的边为底边，底边边长为 100 200 μ m,高为底边边长的0. 2 1. 5倍；所述圆弧的半径为所述底边边长的0. 05 0. 2 倍。所述凸起棱镜柱的圆角可以有效防止棱镜结构层对其他光学膜的损害，而高于普通棱镜柱的高度则可以保护普通棱镜柱免于受到其他组件的刮擦等损伤。上述任一项技术方案所述的防刮增光膜，所述凸起棱镜柱的材料与普通棱镜柱相同，优选为环氧树脂类、氨基甲酸酯类、聚乙烯类或聚酯类的紫外光硬化树脂。本发明所述的增光膜将单一的棱镜柱单元改进为折射面连续变化的棱镜柱单元， 使用时，可以根据实际需要调整棱镜柱棱脊线其相对于基材表面的高度、振幅、频率及初始相位等参数，调整光线经由该基材的光学表面穿过该棱镜结构层后的发散角度分布，从而实现光线的角度可控性。本发明所述的防刮增光膜，在棱镜柱单元中间隔分布凸起的结构， 可以保护棱镜柱对其他光学膜造成损伤，也避免了自身受到其他光学器件的影响，从而提高产品品质，提高发光模组生产良率。
图IA是本发明所述增光膜的结构示意图；图IB是本发明所述防刮增光膜的结构示意图；图2A是图1A、图IB所述棱镜柱的结构示意图，图2B是图IB所述凸起棱镜柱的结构示意图；图3A是图1A、图IB所述增光膜棱镜柱垂直于其长度方向的横截面示意图，图是图IB所述增光膜凸起棱镜柱垂直于其长度方向的横截面示意图；图4A是图1A、图IB所述增光膜棱镜柱垂直于其长度方向的横截面示意图，图4B 是图IB所述增光膜凸起棱镜柱垂直于其长度方向的横截面示意图；图5是图IB所述增光膜沿棱镜柱和凸起棱镜柱高度方向的切面高度对比图；图6是图IB所述增光膜棱镜柱和相邻凸起棱镜柱在第一光学表面的投影图；图7是图IB所述增光膜所述增光膜垂直于棱镜柱长度方向的横截面示意图；图8A是图IB所述相邻两棱镜柱曲线相位不同时的结构示意图，图8B是相邻两棱镜柱在第一光学表面的投影图；图9A-C是棱镜柱不同截面位置对光线折射情况的示意图；图10是本发明实施例2所述增光膜在不同角度辉度值的线性统计图，其中纵坐标为归一化辉度值，横坐标为观察角度。
具体实施例方式以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例1如图1所示，增光膜100包含有一基材102，一棱镜结构层108，基材102具有一个第一光学面106和一个位于第一光学面对面的第二光学面104，棱镜结构层108设置在第一光学面106上，该棱镜结构层108由多个棱镜柱112A排成阵列所构成，排列的方向设为 110A，棱镜柱的长度方向为110B，棱镜柱的长度方向与棱镜柱的排列方向IlOA垂直。如图2A所示，所述棱镜柱112A的底面114A与基材的第一光学面106重合，交线为两条平行线，棱镜柱112A的两折射面相交的棱脊线116为一波浪形曲线，所述波浪形曲线平行于第一光学面106。所述曲线可以为任意频率的、规则的波形曲线。优选地，所述棱脊线116为符合Y = Α8 η(ωΧ+φ)的正弦曲线或Y = Αοο8(ωΧ+φ)的余弦曲线。设定棱脊线116所在的、与基材第一光学面106平行的平面为第一平面，在此平面内，具有一上述正弦或余弦曲线的横坐标，该横坐标在基材第一光学面 106的投影为前述棱镜柱与基材表面相交的两条平行线平行且等距的直线，也就是说，所述设定横坐标距离两条平行线的距离相等。其中，曲线的振幅A小于所述两条平行线间距的二分之一，最小正周期为8 12 π。作为可优选的方案，所述所述棱脊线116为正弦函数曲线Y = 25sin (0. 2X)，最小正周期为10 π。如图3Α所示，棱镜柱112Α被垂直于棱镜柱长度方向IlOB上的任一截面所截的图形为三角形，三角形定点位置由该该截平面与棱脊线的交点122Α确定。由于棱脊线116为一曲线，因此，棱镜柱112Α的截面为一系列不同形状的三角形，由于所述曲线振幅的限定， 交点122Α在对应的基材第一光学表面106的投影均不会超过该棱镜底面两条平行线的范围。如图4Α所示，棱镜柱112Α被垂直于棱镜长度方向IlOB上的任一截面所截的图形为三角形，该三角形顶角高度Hl为底边120Α长度Ll的0. 2 1. 5倍，一种较佳的情形为 棱镜柱剖面顶角高度Hl为底边120Α长度Ll的0. 5倍，即所有构成棱镜阵列的棱镜柱其棱脊线均在与第一光学面106距离为Hl的平面内。该三角形底边长度Ll在5 μ m 200 μ m 之间，一种较佳的情形为三角形底边长度Ll为50μπι。如图9A-C所示，棱镜柱112Α在长度方向上，一个曲线周期之内的截面为具有相同底边长度、不同顶角角度的三角形，即所对应的棱镜柱两侧面相对于第一光学面106的角度各不相同，光线穿过该曲线周期内任意截面时所发生的折射效应不同。上述基材和棱镜可选用常见的高分子材料，如基材选自PET或PMMA ；棱镜柱材料选自环氧树脂类、氨基甲酸酯类、聚乙烯类或聚酯类的紫外光硬化树脂。实施例2如图2所示，为了实现防止刮蹭的目的，增光膜100的棱镜结构层108上还可设置多个凸起棱镜柱112Β，每间隔η个棱镜柱112Α设置一个，其中，η为5 20之间的偶数，优选地，η为10个。凸起棱镜柱112Β的高度大于普通的棱镜柱112Α的高度。如图2Β所示，凸起棱镜柱112Β的两折射面相交形成一圆角，底面114Β与基材第一光学面106重合，棱镜柱的脊线为直线。如图:3B所示，凸起棱镜柱112B垂直于其长度方向的横截面为顶角为圆角的类三角形，该类三角形图形顶点位置为该图形所在平面与棱脊线的交点122B确定。所有凸起棱镜柱112B的棱脊线均在与第一光学面106平行且距离为H2的平面内。如图4B所示，凸起棱镜柱112B被垂直于棱镜长度方向IlOB上的任一截面所截图形是一顶角为圆角的类三角形，该类三角形顶角高度H2为底边120B长度L2的0. 2 1. 5 倍，一种较佳的情形为顶角高度H2为底边120A长度L2的0. 5倍。该类三角形底边长度 L2在ΙΟμπι 200μπι之间，一种较佳的情形为该类三角形底边长度L2为100 μ m。顶角圆角半径R为底边长度L2的0. 05 0. 2倍，一种较佳的情形为圆角半径R为底边长度L2 的0. 1倍。圆弧弦长S为底边长度的0. 05 0. 5倍。如图5所示，沿所述棱镜柱高度方向的切面，可以看出，凸起棱镜柱112B相对于基材第一光学表面106的距离H2，高于棱镜柱112A相对于基材第一光学表面106的距离HI。如图6所示，棱镜柱112A和凸起棱镜柱112B的棱脊线在对应的棱镜底面的投影均不超过该棱镜两条底边长度方向的范围。如图7所示，棱镜结构层108垂直于棱镜长度方向的横截面，每间隔8个棱镜柱 112A设置一个凸起棱镜柱112B。凸起棱镜柱112B的圆角顶角结构可以有效防止在发光模组生产过程中与其他膜片因摩擦刮蹭而对棱镜结构层尖锐顶角造成的伤害，从而保障发光模组的生产良率。如图8A-B所示，本实施例的另一种实现方式，与图1所示的增光膜100类似，不同之处在于棱镜柱单元结构中两相邻的棱脊线具有不同的相位，即两相邻棱镜柱的棱脊线具有相同振幅与频率，但其相位相差η，使每两个相邻的棱镜柱在长度方向对应的位置具有不同的结构，从而能更有效地抑制牛顿环及迭纹干涉等负面光学效应。上述增光膜的基材为PET树脂材料，棱镜结构层为环氧树脂类紫外硬化树脂。对实施例2所述的增光膜进行本领域常见的辉度测试，其结果如图10所示纵坐标为归一化辉度值，横坐标为观察角度。图中显示本发明实施例2所述具有抗刮特性的棱镜结构增光膜相在垂直于棱镜脊反方向具有大于1. 53倍的单张辉度增益，且半辉度角约为42度。虽然上文中已经用一般性说明具体实施方式
及实验，对本发明作了详尽的描述， 但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。 因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
权利要求
1.一种增光膜，包括基材和棱镜结构层，所述基材包括相对的第一光学面和第二光学面，所述棱镜结构层为连续排列在所述第一光学面上的多个棱镜柱，所述棱镜柱具有两个折射面，两个折射面与所述第一光学面的交线为两条平行线，其特征在于，所述棱镜柱两折射面相交的棱脊线为平行于所述第一光学面的波浪形曲线。
2.根据权利要求1所述的增光膜，其特征在于，所述波浪形曲线为正弦曲线或余弦曲线；所述正弦曲线或余弦曲线的横坐标在所述基材第一光学面的投影为与所述两条平行线平行且等距的直线。
3.根据权利要求2所述的增光膜，其特征在于，所述正弦曲线或余弦曲线的振幅小于所述两条平行线间距的二分之一；所述曲线的最小正周期为8 12 π。
4.根据权利要求3所述的增光膜，其特征在于，所述棱镜柱的个数为偶数，相邻两棱镜柱的棱脊线的相位差为0或π。
5.根据权利要求1所述的增光膜，其特征在于，所述棱镜柱垂直于其长度方向的截面为三角形，以位于所述基材第一光学面上的边为底边，所述三角形的高为底边边长的 0. 2 1. 5倍，优选0. 5 1. 0倍。
6.根据权利要求5所述的增光膜，其特征在于，所述三角形的底边边长为5 200μ m, 优选30 100 μ m。
7.根据权利要求1-6任一项所述的增光膜，其特征在于，所述基材为PET或PMMA；所述棱镜柱材料为环氧树脂类、氨基甲酸酯类、聚乙烯类或聚酯类的紫外光硬化树脂。
8.一种防刮增光膜，为权利要求1-7任一项所述的增光膜，其特征在于，所述棱镜结构层每间隔η个棱镜柱设置一个凸起棱镜柱，所述凸起棱镜柱的高度大于所述棱镜柱的高度；其中，η为5 20之间的偶数。
9.根据权利要求8所述的防刮增光膜，其特征在于，所述凸起棱镜柱的两折射面相交形成一圆角，垂直于凸起棱镜柱长度方向的截面是一顶角为圆角的类三角形图形。
10.根据权利要求9所述的防刮增光膜，其特征在于，所述类三角形图形中，以位于所述基材第一光学面的边为底边，底边边长为100 200 μ m,高为底边边长的0. 2 1. 5倍； 所述圆弧的半径为所述底边边长的0. 05 0. 2倍。
11.根据权利要求8-10任一项所述的防刮增光膜，其特征在于，所述凸起棱镜柱的材料为环氧树脂类、氨基甲酸酯类、聚乙烯类或聚酯类的紫外光硬化树脂。
全文摘要
本发明提供了一种增光膜，其棱镜柱的两折射面相交的棱脊线为一平行于其基材第一光学面的波浪形曲线。本发明还提供了一种防刮增光膜，间隔多个棱镜柱设置具有圆角的凸起棱镜柱。本发明所述的增光膜在使用时，可以根据实际需要调整棱镜柱棱脊线其相对于基材表面的高度、振幅、频率及初始相位等参数，调整光线经由该基材的光学表面穿过该棱镜结构层后的发散角度分布，从而实现光线的角度可控性。本发明所述的防刮增光膜，凸起结构可以保护棱镜柱对其他光学膜造成损伤，也避免了自身受到其他光学器件的影响，从而提高产品品质，提高发光模组生产良率。
文档编号G02B1/04GK102346268SQ20111031275
公开日2012年2月8日 申请日期2011年10月14日 优先权日2011年10月14日
发明者钟玉 申请人:北京康得新复合材料股份有限公司